杨建平等：炼钢-连铸区段3种典型工序界面技术研究进展 .1549 表2近年来关于天车调度的代表性研究工作 Table 2 Study on crane scheduling in recent years No.Authors(Year) Modeling methods Solving methods Characteristics Refs. Xu(2007) Cellular automata Heuristic and genetic algorithms Verify the feasibility of results through cellular automata [5 Improve the reliability of results by frequent Ma(2010) Multi-agent Heuristic algorithm interaction among different agents and [56 parallel computing strategy Liu(2011) Mathematical programming Heuristic algorithm Coordinated scheduling between ladles and cranes [57刀 Sun(2011) Mixed-timed Petri Net Branch-and-cutmethod Transform crane scheduling problem into the linear model [58] Variable neighborhood search 5 Xie(2012) Mathematical programming Optimize algorithm parameters by [59 algorithm artificial neural network Solve the static and dynamic crane scheduling 6 Yu(2012) Mathematical programming Genetic and heuristic algorithms models respectively by genetic [60] and heuristic algorithms 7 Zhu(2013) Petri Net with UML Heuristic algorithm Make up the deficiency of UML on formal expression by Petri Net [61] Zheng (2013) Mathematical programming Prominent local search ability of the algorithm Immune genetic algorithm and strong global diversity of solutions [62] 9 Wang(2014) Mathematical programming Improved Memetic algorithm Design decoding operator based on task [63] allocation and conflicts eliminating rules Design encoding operator based on matrix 10 Jiang (2016) Mathematical programming Improved genetic algorithm form,and solve task priority and crane [64 selection in parallel 11 Minimize the total transfer times of tasks and Ga0(2017) Mathematical programming Improved genetic algorithm balance the task allocations among cranes [6] 12 Li(2019) Mathematical programming Heuristic algorithm Apply the predictive reactive rescheduling strategy [66 Apply analytical hierarchy process(AHP) 13 Pang(2019) Mathematical programming Heuristic algorithm fuzzy comprehensive evaluation to [67 analyze crane scheduling 14 Yang(2019) Plant simulation Heuristic algorithm Coordinated scheduling among ladles. cranes,and heat plans [68] 产运行模式优化的研究进展.所谓生产运行模式 Direction for Direction for optimizing plant designing plant 优化，是指基于车间布置与设备、原（辅）料等资源 operation operation 约束，为完成一定产品结构与钢产量的生产任务， Workshop layou Workshop layout 所确立的单个工序/设备的作业制度及其与其它工 个 0 序/设备之间的对应-衔接关系，其主要用于解决工 Operation mode Operation mode 序装置的数量（能力）以及对应匹配的设计等问 题，是实现物质流在不同工序之间高效衔接的基 个 ↓ Production Production 础，因此，生产运行模式优化也是一种重要的工序 organization organization 界面技术.刘青等60较早进行了炼钢-连铸区段 个 生产运行模式优化的研究，提出了炼钢厂系统运 Process running Process running 行原则6，即“炉机对应”、“能耗最小”、“拉速决 国6生产模式在钢厂系统中的地位及其逻辑关系网 定流量”和“连浇”原则，并给出了具体的调控策 Fig.6 Status of operation mode in steelmaking plant system 略：同时，描述了生产模式（属于生产运行模式范 畴)在钢厂系统运行过程中的地位及其逻辑关系， 炉、机之间“一一对应”的匹配关系.针对此情况 如图6所示，并阐述了生产模式优化对于车间平 刘青等提出了“定炉对定机”的生产运行模式 面布置、工序缓冲和工序运行3方面的意义网 目前，国内多数钢厂普遍存在工序产能、作业周期 “层流”是炼钢-连铸区段的理想生产运行模 不匹配的问题，因而，生产运行模式优化的研究主 式-3，川，如图7所示，该模式下，转炉、精炼炉与连 要集中在以“定炉对定机”为目标的炉-机对应模 铸机之间存在“一一对应”的匹配关系.然而，由于 式优化方面，考虑的影响因素包括产能、产品结 实际生产中钢种类型与连铸坯断面规格的多样 构、工序作业周期等 性，导致工序产能、作业周期的不匹配，无法实现 对于产能因素，通常以各工序产能匹配为切产运行模式优化的研究进展. 所谓生产运行模式 优化，是指基于车间布置与设备、原（辅）料等资源 约束，为完成一定产品结构与钢产量的生产任务， 所确立的单个工序/设备的作业制度及其与其它工 序/设备之间的对应–衔接关系，其主要用于解决工 序/装置的数量（能力）以及对应匹配的设计等问 题，是实现物质流在不同工序之间高效衔接的基 础，因此，生产运行模式优化也是一种重要的工序 界面技术. 刘青等[69−70] 较早进行了炼钢–连铸区段 生产运行模式优化的研究，提出了炼钢厂系统运 行原则[69] ，即“炉机对应”、“能耗最小”、“拉速决 定流量”和“连浇”原则，并给出了具体的调控策 略；同时，描述了生产模式（属于生产运行模式范 畴）在钢厂系统运行过程中的地位及其逻辑关系， 如图 6 所示，并阐述了生产模式优化对于车间平 面布置、工序缓冲和工序运行 3 方面的意义[70] . “层流”是炼钢–连铸区段的理想生产运行模 式[2−3, 71] ，如图 7 所示，该模式下，转炉、精炼炉与连 铸机之间存在“一一对应”的匹配关系. 然而，由于 实际生产中钢种类型与连铸坯断面规格的多样 性，导致工序产能、作业周期的不匹配，无法实现 炉、机之间“一一对应”的匹配关系. 针对此情况， 刘青等[69] 提出了“定炉对定机”的生产运行模式. 目前，国内多数钢厂普遍存在工序产能、作业周期 不匹配的问题，因而，生产运行模式优化的研究主 要集中在以“定炉对定机”为目标的炉–机对应模 式优化方面，考虑的影响因素包括产能、产品结 构、工序作业周期等. 对于产能因素，通常以各工序产能匹配为切 表 2 近年来关于天车调度的代表性研究工作 Table 2 Study on crane scheduling in recent years No. Authors (Year) Modeling methods Solving methods Characteristics Refs. 1 Xu (2007) Cellular automata Heuristic and genetic algorithms Verify the feasibility of results through cellular automata [55] 2 Ma (2010) Multi-agent Heuristic algorithm Improve the reliability of results by frequent interaction among different agents and parallel computing strategy [56] 3 Liu (2011) Mathematical programming Heuristic algorithm Coordinated scheduling between ladles and cranes [57] 4 Sun (2011) Mixed-timed Petri Net Branch-and-cutmethod Transform crane scheduling problem into the linear model [58] 5 Xie (2012) Mathematical programming Variable neighborhood search algorithm Optimize algorithm parameters by artificial neural network [59] 6 Yu (2012) Mathematical programming Genetic and heuristic algorithms Solve the static and dynamic crane scheduling models respectively by genetic and heuristic algorithms [60] 7 Zhu (2013) Petri Net with UML Heuristic algorithm Make up the deficiency of UML on formal expression by Petri Net [61] 8 Zheng (2013) Mathematical programming Immune genetic algorithm Prominent local search ability of the algorithm and strong global diversity of solutions [62] 9 Wang (2014) Mathematical programming Improved Memetic algorithm Design decoding operator based on task allocation and conflicts eliminating rules [63] 10 Jiang (2016) Mathematical programming Improved genetic algorithm Design encoding operator based on matrix form, and solve task priority and crane selection in parallel [64] 11 Gao (2017) Mathematical programming Improved genetic algorithm Minimize the total transfer times of tasks and balance the task allocations among cranes [65] 12 Li (2019) Mathematical programming Heuristic algorithm Apply the predictive reactive rescheduling strategy [66] 13 Pang (2019) Mathematical programming Heuristic algorithm Apply analytical hierarchy process (AHP) fuzzy comprehensive evaluation to analyze crane scheduling [67] 14 Yang (2019) Plant simulation Heuristic algorithm Coordinated scheduling among ladles, cranes, and heat plans [68] Workshop layout Workshop layout Operation mode Operation mode Process running Process running Direction for optimizing plant operation Direction for designing plant operation Production organization Production organization 图 6    生产模式在钢厂系统中的地位及其逻辑关系[70] Fig.6    Status of operation mode in steelmaking plant system[70] 杨建平等： 炼钢–连铸区段 3 种典型工序界面技术研究进展 · 1549 ·